单基双能转光剂及其制造方法和应用方法技术

本发明专利技术是关于一种单基双能转光剂及其制造方法和应用方法。该转光剂以碱土金属硫化物为基质、Ｅｕ↑［２＋］和Ｃｕ↑［＋］为共激活剂，其它金属离子为敏化剂，其组成通式是：Ｍｇ↓［ｌ－ｍ－ｎ－ｋ］Ｃａ↓［ｍ］Ｓｒ↓［ｎ］Ｂａ↓［ｋ］Ｓ：ｘＥｕ↑［２＋］，ｙＣｕ↑［＋］，ｚＲＥ２，ｑＴＭ，其中：ＲＥ＝Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ中的一种或两种，ＴＭ＝Ｂｉ，Ｓｂ，Ｍｎ，Ｐｂ中的一种或两种。其制造方法是将Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｕ的硫酸盐与Ｅｕ↑［２＋］、ＲＥ、ＴＭ的氧化物等原料混合均匀后，高温固相反应一步合成。该转光剂用于制造农用转光膜（板）和转光喷施液，能将近紫外光和绿光转成蓝光和红光，促进植物光合作用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发光材料
，是关于把太阳光中的紫外光和绿光同时转换成具有可有效促进植物生长的蓝光和红光的农用薄膜。阳光是植物生长的必要条件，但并非阳光中所有波段的光线都对植物生长有益，光对植物的作用与光的质量即光谱组成有十分密切的关系。每一种植物都应有其特定的最佳生长作用光谱。植物在最佳生长作用光谱条件下能快速生长、增产和提高品质。然而，垂直入射到地面的日光光谱并非作物生长的最佳作用光谱。所以，研究作物生长的最佳作用光谱及其人工模拟具有重要的学术价值和实际意义。基于叶绿素(chla,chlb)对蓝光和红光有较强的吸收而对紫外光和绿光吸收很少这一普遍规律，能吸收紫外光发射蓝光(或红光)和吸收绿光发射红光的一些发光材料已用于改善作物光照条件。俄罗斯、日本、中国、韩国等有报道。特别是近几年来，我国有关转光剂的研究报道不断增加，这些研究都证明利用发光材料的转光性能确能改善作物光照条件即能增加对植物的蓝光照射或红光照射程度；农田实验还表明增加对作物红(蓝)光的照射强度能使作物根系发达，茎叶茂盛，增产增收和品质优越。研究发现光、磁、气对植物的生长有促进作用，同时对某些病害虫害有抑制作用。所以，科学家已经把光、磁、气视为肥料，分别称为光肥、磁肥、气肥，这是继“化学肥料”之后的一类新型环保性肥料。它同时具有的抑制病虫害功效被视为是一种物理防虫作用，可认为是一种“物理农药”。单基双能稀土转光剂这种同时具有肥效和药效的功能给农膜赋予了新的意义。用转光膜栽培作物，充分利用了大自然赋予人人皆可享用的阳光，减少了以至最终取消化学巴料和农药，真正实现高效生态农业，发展绿色食品。CN1105040A,CN1122814A,CN1132219A均记载了稀土铕有机配合物在农用薄膜中的应用，该专利技术是利用铕有机配合物将近紫外光转换成橙红光。可是，该专利技术只是把红光作为植物栽培上的有效光，而没有考虑到蓝光对植物的有效性，因此阻碍了利用兰色光的叶绿素a、b、胡萝卜素类的作用，这会产生不良的效果。植物色素具有如下所示二个吸收型，在形成光形态反应上，对于具有促进植物生育作用的pft形是通过pr型R和光(以670nm为中心的光)和fr光(以725nm为中心的光)来进行相互的光变换的，并且从中可知，不仅光的强度，而且光质对于植物生长发育也产生重要的影响。CN1072945A记载了一类荧光色素作为转光剂在农用薄膜中的应用，该专利技术是通过两种荧光色素分别将近紫外光和绿光转换成蓝光和红光。其特征是含有最大吸收在350～450nm、优选在370～430nm，最大发光在380～520nm、优选在400～460nm的荧光色素(A)和最大吸收在460-580nm、优选在480-550nm,最大发光在540-800nm，最大发射在570-700nm的荧光色素(B)，并且(A)的发光光谱和(B)的吸收光谱部分重叠。该专利技术是通过两种转光材料来实现同时将近紫外光和绿光转换成兰色光和红光的。本专利技术的目的是要提供一种能将近紫外光一部分转换成蓝色光，另一部分转换成红光，同时将绿光转换成红光的单基双能稀土转光剂。本专利技术所述的“单基双能”是指单一基质的化合物具有能同时转紫外光和转绿光、而同时发蓝光和红光的功能，其结果是照射在本专利技术的波长转换材料上的太阳光透过后，近紫外光和绿光减少，而蓝光和红光增加。本专利技术的目的是用以下方式来实现的。该单基质双功能转光剂是以碱土金属硫化物为基质、稀土离子Eu2+和过渡金属离子Cu+为共激舌剂，其它金属离子为敏化剂，其组成通式是Mg1-m-n-kCamSrnBakS:xEu2+,yCu+,zRE2,qTM其中RE=Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的一种或两种，TM=Bi,Sb,Mn,Pb中的一种或两种，0≤m≤1.0, 0≤n≤1.0, 0≤k≤1.00≤x≤2×10-3％； 0≤y≤5×10-3％0≤z≤1×10-4％； 0≤q≤1×10-4％单基双能稀土转光剂，其最大激发波长在300-350nm和480-580nm，最大发射波长在420-450nm和620-680nm区域。即单基双能是指一种化合物同时吸收紫外光和绿光并且同时发射蓝光和红光。本专利技术中，其光转换机理是通过稀土离子和过渡金属离子在碱土金属硫化物的发光与敏化作用将近紫外光一部分转换成兰色光，另一部分转换成红光，同时将绿光转换成红光。碱土金属硫化物可以是一元碱土金属硫化物，或二元碱土金属硫化物或三元碱土金属硫化物。通过调节Mg1-m-n-kCamSrnBakS中阳离子的种类与含量和激活剂离子的种类与含量调控转光剂的激发光谱与植物的反射光谱匹配性，转光剂的发射光谱与植物的吸收光谱的匹配性。单基双能稀土转光剂的斯托克斯位移(最大发光波长和最大吸收波长之差)如果不大到某种程度，就会减低转换成对植物生长波长的有效性，因此，本专利技术的斯托克斯偏移至少在50nm。组成通式中，当y=0时，单基双能转光剂变为红光剂，红光剂的最大激发波长在280-350nm和480-580nm，最大发射波长在620-680nm区域。组成通式中当x=0时，单基双能转光剂变为蓝光剂，蓝光剂的最大激发波长在270-350nm，最大发射波长在420-450nm区域。红光剂和蓝光剂是双能转光剂的两种极限型式。本专利技术单基双能转光剂的制造方法是(1)按照在单基双能转光剂通式中的组成计算出Mg、Ca、Sr、Ba、Cu的硫酸盐与Eu2+、RE、TM的氧化物的重量；(2)按反应方程式计算出还原剂活性炭的重量；(3)加入5-10％(重量百分比)的助熔剂如碱金属硫酸盐、碱土金属卤化物和卤化铵。(4)将上述原料混合均匀后，采用高温固相反应一步合成单基双能转光剂，合成温度为1100-1200℃，灼烧时间为1-3小时。以下是本专利技术单基双能稀土转光剂合成的非限定实施例实例1单基双能转光剂(A)CaS:Cu,Eu,Tb,Bi具体合成步骤是产品采用高温固相反应合成。按化学计量比称取CaSO4136.14g,CuSO4798mg,Eu2O3176mg,Tb4O718.6mg,Bi2O346.4mg,NH4Cl1.07g，活性炭176.29g(或各物质按此比例配取原料)。配料磨匀后装入石英坩锅或刚玉坩锅中，石英试管放在有弱还原性气体存在的高温炉中，在1100-1200℃下灼烧2h。逐渐冷却，即得样品。单基双能稀土转光剂(A)的特征激发光谱和发射光谱如图1、2所示。图1、2表明单基双能稀土转光剂(C)能将近紫外光和绿光同时转换成蓝光和红光。实例2单基双能稀土转光剂(B)Ca0.6Mg0.4S:Cu,Eu,Tb,Bi具体合成步骤是产品采用高温固相反应合成。按化学计量比称取CaSO481.684g,MgSO448.124g,CuSO4798mg,Eu2O3176mg,Tb4O718.6mg,Bi2O346.4mg,Na2SO42.38g,NH4Cl1.07g，活性炭176.29g(或各物质按此比例配取原料)。配料磨匀后装入石英坩锅或刚玉坩锅中，在1100-1200℃下灼烧2小时。逐渐冷却，即得样品。单基双能稀土转光剂(B)的特征激发光谱和发射光谱如图1、2所示。图1、2表明单基双能稀土转光剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单基双能转光剂，其特征在于是以碱土金属硫化物为基质、稀土离子Ｅｕ↑［２＋］和过渡金属离子Ｃｕ↑［＋］为共激活剂，其它金属离子为敏化剂，其组成通式是：Ｍｇ↓［１－ｍ－ｎ－ｋ］Ｃａ↓［ｍ］Ｓｒ↓［ｎ］Ｂａ↓［ｋ］Ｓ：ｘＥｕ↑［２＋］，ｙ Ｃｕ↑［＋］，ｚＲＥ２，ｑＴＭ其中：ＲＥ＝Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ中的一种或两种，ＴＭ＝Ｂｉ，Ｓｂ，Ｍｎ，Ｐｂ中的一种或两种０≤ｍ≤１．０，０≤ｎ≤１．０，０≤ｋ≤１．０ ０≤ｘ≤２×１０↑［－３］％；０≤ｙ≤５×１０↑［－３］％０≤ｚ≤１×１０↑［－４］％；０≤ｑ≤１×１０↑［－４］％单基双能稀土转光剂，其最大激发波长在３００－３５０ｎｍ和４８０－５８０ｎｍ，最大发射波长在４２０－４５０ｎｍ和６２ ０－６８０ｎｍ区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廉世勋，李承志，张华京，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]